仿生学的故事.docx

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仿生学的故事

仿生学的例子

       我们用的东西大部分都是仿生学的功劳。

比如：

飞机，中国公元前就广泛流传的玩具竹蜻蜒是直升机旋翼的起源。

直到2000多年后的18世纪，竹蜻蜒传入欧美，启发了利用旋翼的滑面力使航空器升空的设想。

       1907年11月13日，法国机械师保罗?

科尔尼的直升机完成了历史上首次载人飞离地面（约0.3米）。

      自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。

但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。

那么，有没有只发光不发热的光源呢?

人类又把目光投向了大自然。

对了，萤火虫它的光是最好的，即不会伤害眼睛，也不会太刺眼，所以萤火虫是电灯的祖先拉！

      大乌龟背小乌龟：

转动炮塔的坦克。

      鸟在天空飞翔：

制造了各种飞行器。

      蜜蜂造巢窝：

各种正六边形的蜂巢结构板材。

      每只蜻蜓的翅膀末端，都有一块比周围略重一些的厚斑点，这就是防止翅膀颤抖的关键。

飞机设计师研究苍蝇、蚊子、蜜蜂等的飞行方法，造出了许多具有各种优良性能的新式飞机。

       鲸：

外形是一种极为理想的“流线体”，而“流线体”在水中受到的阻力是最小的。

后来工程师模仿（fǎng）鲸的形体，改进了船体的设计，大大提高了轮船舴的速度。

       蛋壳：

能够把受到的压力均匀（yún）地分散到蛋壳的各个部分。

建筑师根据这种“薄壳结构”的特点，设计出许多既轻便又省料的建筑物。

       袋鼠：

会跳跃的越野汽车，

       贝壳：

外壳坚固的坦克……

       鱼儿在水中游荡：

学会了游泳，发明潜艇。

      有很多东西，比如雷达，就是根据蝙蝠的一些原理发明的；还有一些专业的照相机镜头是根据苍蝇的眼睛原理发明的，等等。

人类的发明——来自动物的灵感

船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。

科学家根据野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。

火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。

科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。

科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。

美国空军通过毒蛇的“热眼”功能，研究开发出了微型热传感器。

人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯。

人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。

现代的雷达——一种无线电定位和测距装置:

科学家研究发现蝙蝠不是靠眼睛，而是靠嘴、喉和耳朵组成的回声定位系统。

因为蝙蝠在飞行时发出超声波，又能觉察出障碍物反射回来的超声波。

科学家据此设计出了现代的雷达——一种无线电定位和测距装置。

     科学家通过对海豚游泳阻力小的研究发明了能提高鱼雷航速的人工海豚皮；以及模仿袋鼠在沙漠运动形式的无轮汽车（跳跃机）等。

      前苏联科学院动物研究所的科学家在企鹅的启示下，他们设计了一种新型汽车－－“企鹅”牌极地越野汽车。

这种汽车的宽阔的底部，直接贴在雪面上，用轮勺撑动着前进，行驶速度可达50公里／小时。

      科学家模仿昆虫制造了太空机器人日。

      澳大利亚国立大学的一个科研小组通过对几种昆虫的研究，已经研制出一个小型的导航和飞行控制装置。

这种装置可以用来装备用于火星考察的小型飞行器。

      英国科学家在仿生学启发下，正在研制一种可以靠尾鳍摆动以S形“游水”的潜艇新式潜艇的主要创新之处是使用了被称为“象鼻致动器”的装置。

“象鼻”由一组用薄而柔软的材料做成的软管组成，模仿肌肉活动，推动鳍的运动。

这种新式潜艇可以充当水底扫雷潜艇，用来对付最轻微的声响或干扰便会引爆的水雷。

      宁波市一青年教师陈董发明一种六边形桌面的新型课桌，取代了教坛长期沿袭的传统长方形课桌。

陈董接受采访时说，设计这种新课桌的构思，受到了仿生学理论的启发，大自然中，六边形的蜂巢结构巧夺天工，六边形的雪花品体千姿百态……  

2动植物的启示

      有一句广告词说道：

“只有想不到的没有做不到的。

”我认为这句话也恰如其分地表达出防生技术在生活中的应用。

下面的例子便是证明：

2．1我国最早的仿生师——鲁班

       我国古代杰出的工匠鲁班，在一次上山砍树时，不小心被一棵小草划破了手，他好奇地摘下草叶观察，发现叶子的边缘有许多锋利的小齿，于是突发奇想，把铁片磨上细齿用来割断木头，从而发明了常用的伐木工具——锯。

锯的发明是鲁班从带齿的叶片得到的启发。

2．2高速运转的恐龙钻头

       鸭嘴龙是史前巨型爬行动物，它的牙床上重重叠叠地长了约600颗牙齿，如果上面的牙齿磨掉了，下面的牙齿会补上去。

而且它们的牙齿是双层的，外层的牙不能用了，内层的牙齿会自动补上去，继续使用。

机械师模仿鸭嘴龙牙齿的排列形状，设计制成了一种恐龙钻头。

这种新钻头模仿鸭嘴龙的牙齿，装了两层，内层的齿嵌在较软的材料上，当外层的齿磨坏了不能使用时，钻头继续旋转，就会将这层软材料磨掉，露出内层的齿，于是钻头又可以继续钻进了。

这种钻头减少了调换钻头的麻烦，其钻进速度是一般钻头的2倍。

真想不到，史前生物鸭嘴龙也能为现代科学技术做出贡献。

2．3　长颈鹿与飞行“抗荷服”

       长劲鹿身高在5ｍ以上，头部距离心脏有3ｍ，如果没有高的血压，头部大脑就可能得不到充分的血液。

据测定，长颈鹿体内的血压高达46.55ｋｐａ（350ｍｍＨｇ），比人的血压高出2倍，其他动物如果血压升到这样的高值，会立即因脑溢血而死亡。

长颈鹿为什么不会发生脑溢血呢?

原来，长颈鹿的那层紧绷在身上的皮肤能抵抗突然升高的血压。

当它低头喝水时，紧绷的皮肤会牢牢箍住血管，不会因血压的突然增加而被胀破。

科学家受到启示，发明了一种仿照长颈鹿皮肤的飞行服——“抗荷服”。

抗荷服上有一套充气装置，随飞机速度的增高，会自动充入一定数量的气体，压缩空气对血管产生一定的压力，从而使人的血压保持正常。

2．4　导弹命名“响尾蛇”

       响尾蛇是一种毒性很强的蛇，它有一种能探测周围环境中温度变化的红外线感受器，长在眼睛与鼻孔之间的颊窝里。

由于响尾蛇具备了这种红外线感受器，在黑暗中也能准确无误地捕获猎物。

美国的海军武器研究中心，利用这一原理，研制出一种空对空导弹的敏感器件，能够探测来自目标的红外辐射，从而紧紧盯住目标不放，直至把目标摧毁。

这种导弹被命名为“响尾蛇导弹”。

2．5　伪装之王变色龙

       变色龙学名叫“避役”，它行动迟缓，面目可憎，浑身灰黑色，布满了疙瘩，可是它在一昼夜中能变换六七种颜色。

原来，变色龙的表皮上有一个变幻无穷的“色彩仓库”，贮藏着黄、绿、蓝、黑等各种色素细胞，一旦周围的光线、温度和湿度发生了变化，变色龙就随之改变体色。

科学家仿照变色龙，制成了一种既能自动改变颜色，又始终与环境保持一致的军装。

这种军装用一种对光线变化很敏感的化学纤维织成的布料制成，士兵穿上这种军装，可以放心地从白色的沙滩上登陆，在森林里军装是深绿色，在草地时又变成麻黄色的了。

2．6　鳄鱼“流泪”的启示

       凶残的鳄鱼在吞食猎物时，总是流着“悲伤”的眼泪，其实它们是在排泄体内多余的盐分。

生活在咸水或海水中的动物，体内都有一种特殊的结构——盐腺，各种盐腺的构造基本一样：

中间是一根导管，并向四周辐射出几千根细管，跟血管交织在一起，把血液中多余的盐分离析出来，再通过中央的导管排泄到体外。

盐腺是动物天然的“咸水淡化器”。

科学家从鳄鱼的流泪中得到启示，模仿盐腺的构造原理，研制出一种体积小、重量轻、效率高、价格低的“仿生海水淡化器”，从根本上解决了海水淡化的难题。

2．7　潜艇的外形像海豚

       海豚的游泳速度每小时可达一百多千米，轻而易举地超过现代潜艇的航速，海豚游泳快的秘密在哪里?

仿生学家解剖了海豚，发现其皮肤的特殊构造是游得快的主要原因。

海豚的皮肤外面的表皮薄而富有弹性，里面的真皮像海绵一样有许多突起，突起之间充满了液体。

这种皮肤能吸收和消除阻碍前进的水流漩涡，使水流从它表面顺利通过，因而游得快。

仿生学家模仿海豚的皮肤，用富有弹性的有机材料制成一种多层的潜艇外壳，潜艇穿上这层人造“皮肤”，航行时阻力可减少一半，航速提高了1倍。

2．8　啄木鸟与新型安全帽

       啄木鸟一天可发出约600次的啄木声，每啄一次的速度可达每秒55ｋｍ，比空气中的音速还快1.6倍，而它的头部摇动的速度更快，约每小时2080ｋｍ，比射出的子弹还要快1倍多。

此时，它头部所受到的冲击力约为所受重力的1000倍，而一辆时速为56ｋｍ的汽车撞在一堵墙上，受到的冲击力仅为所受重力的10倍。

为什么啄木鸟头部可以受到那么大的力却不会得脑震荡?

原来啄木鸟头部的构造与众不同，它的脑壳非常坚硬，周围还有一层海绵状的骨骼，里面吸附着很多液体，能起消震作用，头部两侧还有强有力的肌肉系统，也能起到防震作用。

科学家由此得到启示，设计了一种新型安全帽：

外壳坚固，里层松软，帽子下部有一个保护领圈，避免因突然而来的旋转运动所造成的脑损伤。

经过实验，比一般防护帽效果好得多。

       动植物对我们的发展有着不可低估的作用，然而由于人类对环境的肆意开发，致使许多动植物的家园遭到破坏，有许多物种在人们还未了解它们时便消失了，这种宝贵的财富一旦损失便无法挽回，我们应珍惜地球上与我们共同生活的朋友，不要让它们成为我们贪婪的殉葬品，我们要用的自己的聪明才智使这个大家庭变得更和谐美丽。

仿生学的例子

       我们用的东西大部分都是仿生学的功劳。

比如：

飞机，中国公元前就广泛流传的玩具竹蜻蜒是直升机旋翼的起源。

直到2000多年后的18世纪，竹蜻蜒传入欧美，启发了利用旋翼的滑面力使航空器升空的设想。

       1907年11月13日，法国机械师保罗?

科尔尼的直升机完成了历史上首次载人飞离地面（约0.3米）。

      自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。

但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。

那么，有没有只发光不发热的光源呢?

人类又把目光投向了大自然。

对了，萤火虫它的光是最好的，即不会伤害眼睛，也不会太刺眼，所以萤火虫是电灯的祖先拉！

      大乌龟背小乌龟：

转动炮塔的坦克。

      鸟在天空飞翔：

制造了各种飞行器。

      蜜蜂造巢窝：

各种正六边形的蜂巢结构板材。

      每只蜻蜓的翅膀末端，都有一块比周围略重一些的厚斑点，这就是防止翅膀颤抖的关键。

飞机设计师研究苍蝇、蚊子、蜜蜂等的飞行方法，造出了许多具有各种优良性能的新式飞机。

       鲸：

外形是一种极为理想的“流线体”，而“流线体”在水中受到的阻力是最小的。

后来工程师模仿（fǎng）鲸的形体，改进了船体的设计，大大提高了轮船舴的速度。

       蛋壳：

能够把受到的压力均匀（yún）地分散到蛋壳的各个部分。

建筑师根据这种“薄壳结构”的特点，设计出许多既轻便又省料的建筑物。

       袋鼠：

会跳跃的越野汽车，

       贝壳：

外壳坚固的坦克……

       鱼儿在水中游荡：

学会了游泳，发明潜艇。

      有很多东西，比如雷达，就是根据蝙蝠的一些原理发明的；还有一些专业的照相机镜头是根据苍蝇的眼睛原理发明的，等等。

人类的发明——来自动物的灵感

船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。

科学家根据野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。

火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。

科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。

科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。

美国空军通过毒蛇的“热眼”功能，研究开发出了微型热传感器。

人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯。

人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。

现代的雷达——一种无线电定位和测距装置:

科学家研究发现蝙蝠不是靠眼睛，而是靠嘴、喉和耳朵组成的回声定位系统。

因为蝙蝠在飞行时发出超声波，又能觉察出障碍物反射回来的超声波。

科学家据此设计出了现代的雷达——一种无线电定位和测距装置。

     科学家通过对海豚游泳阻力小的研究发明了能提高鱼雷航速的人工海豚皮；以及模仿袋鼠在沙漠运动形式的无轮汽车（跳跃机）等。

      前苏联科学院动物研究所的科学家在企鹅的启示下，他们设计了一种新型汽车－－“企鹅”牌极地越野汽车。

这种汽车的宽阔的底部，直接贴在雪面上，用轮勺撑动着前进，行驶速度可达50公里／小时。

      科学家模仿昆虫制造了太空机器人日。

      澳大利亚国立大学的一个科研小组通过对几种昆虫的研究，已经研制出一个小型的导航和飞行控制装置。

这种装置可以用来装备用于火星考察的小型飞行器。

      英国科学家在仿生学启发下，正在研制一种可以靠尾鳍摆动以S形“游水”的潜艇新式潜艇的主要创新之处是使用了被称为“象鼻致动器”的装置。

“象鼻”由一组用薄而柔软的材料做成的软管组成，模仿肌肉活动，推动鳍的运动。

这种新式潜艇可以充当水底扫雷潜艇，用来对付最轻微的声响或干扰便会引爆的水雷。

      宁波市一青年教师陈董发明一种六边形桌面的新型课桌，取代了教坛长期沿袭的传统长方形课桌。

陈董接受采访时说，设计这种新课桌的构思，受到了仿生学理论的启发，大自然中，六边形的蜂巢结构巧夺天工，六边形的雪花品体千姿百态……  

2动植物的启示

      有一句广告词说道：

“只有想不到的没有做不到的。

”我认为这句话也恰如其分地表达出防生技术在生活中的应用。

下面的例子便是证明：

2．1我国最早的仿生师——鲁班

       我国古代杰出的工匠鲁班，在一次上山砍树时，不小心被一棵小草划破了手，他好奇地摘下草叶观察，发现叶子的边缘有许多锋利的小齿，于是突发奇想，把铁片磨上细齿用来割断木头，从而发明了常用的伐木工具——锯。

锯的发明是鲁班从带齿的叶片得到的启发。

2．2高速运转的恐龙钻头

       鸭嘴龙是史前巨型爬行动物，它的牙床上重重叠叠地长了约600颗牙齿，如果上面的牙齿磨掉了，下面的牙齿会补上去。

而且它们的牙齿是双层的，外层的牙不能用了，内层的牙齿会自动补上去，继续使用。

机械师模仿鸭嘴龙牙齿的排列形状，设计制成了一种恐龙钻头。

这种新钻头模仿鸭嘴龙的牙齿，装了两层，内层的齿嵌在较软的材料上，当外层的齿磨坏了不能使用时，钻头继续旋转，就会将这层软材料磨掉，露出内层的齿，于是钻头又可以继续钻进了。

这种钻头减少了调换钻头的麻烦，其钻进速度是一般钻头的2倍。

真想不到，史前生物鸭嘴龙也能为现代科学技术做出贡献。

2．3　长颈鹿与飞行“抗荷服”

       长劲鹿身高在5ｍ以上，头部距离心脏有3ｍ，如果没有高的血压，头部大脑就可能得不到充分的血液。

据测定，长颈鹿体内的血压高达46.55ｋｐａ（350ｍｍＨｇ），比人的血压高出2倍，其他动物如果血压升到这样的高值，会立即因脑溢血而死亡。

长颈鹿为什么不会发生脑溢血呢?

原来，长颈鹿的那层紧绷在身上的皮肤能抵抗突然升高的血压。

当它低头喝水时，紧绷的皮肤会牢牢箍住血管，不会因血压的突然增加而被胀破。

科学家受到启示，发明了一种仿照长颈鹿皮肤的飞行服——“抗荷服”。

抗荷服上有一套充气装置，随飞机速度的增高，会自动充入一定数量的气体，压缩空气对血管产生一定的压力，从而使人的血压保持正常。

2．4　导弹命名“响尾蛇”

       响尾蛇是一种毒性很强的蛇，它有一种能探测周围环境中温度变化的红外线感受器，长在眼睛与鼻孔之间的颊窝里。

由于响尾蛇具备了这种红外线感受器，在黑暗中也能准确无误地捕获猎物。

美国的海军武器研究中心，利用这一原理，研制出一种空对空导弹的敏感器件，能够探测来自目标的红外辐射，从而紧紧盯住目标不放，直至把目标摧毁。

这种导弹被命名为“响尾蛇导弹”。

2．5　伪装之王变色龙

       变色龙学名叫“避役”，它行动迟缓，面目可憎，浑身灰黑色，布满了疙瘩，可是它在一昼夜中能变换六七种颜色。

原来，变色龙的表皮上有一个变幻无穷的“色彩仓库”，贮藏着黄、绿、蓝、黑等各种色素细胞，一旦周围的光线、温度和湿度发生了变化，变色龙就随之改变体色。

科学家仿照变色龙，制成了一种既能自动改变颜色，又始终与环境保持一致的军装。

这种军装用一种对光线变化很敏感的化学纤维织成的布料制成，士兵穿上这种军装，可以放心地从白色的沙滩上登陆，在森林里军装是深绿色，在草地时又变成麻黄色的了。

2．6　鳄鱼“流泪”的启示

       凶残的鳄鱼在吞食猎物时，总是流着“悲伤”的眼泪，其实它们是在排泄体内多余的盐分。

生活在咸水或海水中的动物，体内都有一种特殊的结构——盐腺，各种盐腺的构造基本一样：

中间是一根导管，并向四周辐射出几千根细管，跟血管交织在一起，把血液中多余的盐分离析出来，再通过中央的导管排泄到体外。

盐腺是动物天然的“咸水淡化器”。

科学家从鳄鱼的流泪中得到启示，模仿盐腺的构造原理，研制出一种体积小、重量轻、效率高、价格低的“仿生海水淡化器”，从根本上解决了海水淡化的难题。

2．7　潜艇的外形像海豚

       海豚的游泳速度每小时可达一百多千米，轻而易举地超过现代潜艇的航速，海豚游泳快的秘密在哪里?

仿生学家解剖了海豚，发现其皮肤的特殊构造是游得快的主要原因。

海豚的皮肤外面的表皮薄而富有弹性，里面的真皮像海绵一样有许多突起，突起之间充满了液体。

这种皮肤能吸收和消除阻碍前进的水流漩涡，使水流从它表面顺利通过，因而游得快。

仿生学家模仿海豚的皮肤，用富有弹性的有机材料制成一种多层的潜艇外壳，潜艇穿上这层人造“皮肤”，航行时阻力可减少一半，航速提高了1倍。

2．8　啄木鸟与新型安全帽

       啄木鸟一天可发出约600次的啄木声，每啄一次的速度可达每秒55ｋｍ，比空气中的音速还快1.6倍，而它的头部摇动的速度更快，约每小时2080ｋｍ，比射出的子弹还要快1倍多。

此时，它头部所受到的冲击力约为所受重力的1000倍，而一辆时速为56ｋｍ的汽车撞在一堵墙上，受到的冲击力仅为所受重力的10倍。

为什么啄木鸟头部可以受到那么大的力却不会得脑震荡?

原来啄木鸟头部的构造与众不同，它的脑壳非常坚硬，周围还有一层海绵状的骨骼，里面吸附着很多液体，能起消震作用，头部两侧还有强有力的肌肉系统，也能起到防震作用。

科学家由此得到启示，设计了一种新型安全帽：

外壳坚固，里层松软，帽子下部有一个保护领圈，避免因突然而来的旋转运动所造成的脑损伤。

经过实验，比一般防护帽效果好得多。

       动植物对我们的发展有着不可低估的作用，然而由于人类对环境的肆意开发，致使许多动植物的家园遭到破坏，有许多物种在人们还未了解它们时便消失了，这种宝贵的财富一旦损失便无法挽回，我们应珍惜地球上与我们共同生活的朋友，不要让它们成为我们贪婪的殉葬品，我们要用的自己的聪明才智使这个大家庭变得更和谐美丽。